Тепловые схемы промышленно-отопительных котельных

2.2), интерполируя, находим: коэффициент теплопроводности  Вт/(мК); кинематический коэффициент вязкости  м2/с; число Прандтля Так как подразумеваем сделать теплопередающие трубки из латуни, изменение температуры по толщине поверхности теплообмена мало. Кроме того, прогнозируемые значения коэффициентов теплоотдачи имеют один и тот же порядок. Следовательно в первом приближении станем полагать:Для данной температуры из таблиц теплофизических свойств воды, интерполируя, определяем число Прандтля при температуре стенки со стороны подогревающего и со стороны подогреваемого теплоносителей:Находим коэффициент теплоотдачи к подогреваемому теплоносителю, передвигающемуся в трубках. Для расчета позволительно применять какую либо формулу для нахождения среднего коэффициента теплоотдачи при перемещении жидкости в трубе. В таковых формулах определяющим критерием подобия считается число Рейнольдса. Применительно к решаемой задаче оно равно (22)Так как число Рейнольдса превышает его критическое значение, т.е. , режим течения в трубках турбулентный. Поэтому применима формула М.А. Михеева [1]: (23)Подставляя в формулу численные значения, находим число Нуссельта: (24)В итоге получаем численное значение среднего по поверхности теплообмена коэффициента теплоотдачи от стенки к нагреваемой жидкости:Вт/(м2К). (25)Дальше рассчитываем средний по поверхности теплообмена коэффициент теплоотдачи от подогревающего теплоносителя, передвигающегося в межтрубном пространстве. Для средней температуры подогревающего теплоносителяиз таблиц теплофизических свойств воды (табл. 2.2) находим: коэффициент теплопроводности  Вт/(мК); кинематический коэффициент вязкости  м2/с; число Прандтля .Для каналов сложной геометрии в качестве характерного размера можно использовать эквивалентный диаметргде — площадь сечения, через которое протекает теплоноситель, м2; — смоченный периметр поперечного сечения, м.Применительно к решаемой задаче, в соответствии с рис. 2.2, эквивалентный диаметр канала, по которому движется греющий теплоноситель:Число Рейнольдса для потока греющего теплоносителяРассчитываем число Нуссельта для греющего теплоносителя:Коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя:Вт/(м2К).С учетом того, что толщина стенки теплопередающих трубок  м, а коэффициент теплопроводности латуни, из которой они будут изготовлены  Вт/(м·К), рассчитываем коэффициент теплопередачиТак как в рассматриваемом случае то, с достаточной точностью можно вести расчет, использую среднюю арифметическую разность температур:Средняя плотность передаваемого теплового потокаТемпература наружной поверхности теплопередающей трубкиТемпература внутренней поверхности теплопередающей трубкиИз полученных численных значений температур наружной и внутренней поверхностей теплопередающих трубок видно, что они различаются незначительно. Поэтому, число Прандтля при температуре жидкости равной температуре стенки можно взять из таблиц теплофизических свойств воды, полагая, что . В результате получаем уточненные значения .Теперь можно рассчитать уточненное соотношение:(в первом приближении было принято: Точно так же рассчитываем уточненное соотношение(в первом приближении было принято: Таким образом, теперь можно перейти к заключительной стадии конструктивного расчета — окончательному определению поверхности теплообмена и длины трубного пучка:2.3. Поверочный расчет теплообменникаПоверочный расчет заключается в том, что для стандартного или вновь разработанного теплообменника при известных расходах греющего и нагреваемого теплоносителей G1, G2, их начальных температурах t′1, t′2 и площади поверхности теплообмена F  требуется определить конечные значения температур теплоносителей t″1, t″2, а также передаваемый тепловой поток. Известно [4], что конечные температуры обоих теплоносителей t″1 и t″2 можно рассчитать с помощью уравненийгде E —эффективность теплообменника, т.е. отношение теплового потока, передаваемого в теплообменнике в действительности к его теоретически максимально возможной величине;  — теплоемкость греющего и нагреваемого теплоносителя;  — наименьшее из произведений  и . В технической литературе эти произведения обычно называют водяными эквивалентами и, соответственно, обозначают индексами С1 и С2.В случае прямоточной схемы движения теплоносителей совместное решение уравнений теплопередачи и теплового баланса дает следующее выражение для эффективности теплообменного аппарата:(26)где ; ; ;N —число единиц переноса; Cmin, Cmax— меньший и больший водяной эквивалент теплоносителей.В случае противоточной схемы движения теплоносителей(27)Применительно к решаемой задаче имеем:(28)Сконструированный теплообменник выполнен по противоточной схеме движения теплоносителей. Поэтому имеем:В результатетемпературы греющего и нагреваемого теплоносителей на выходе из теплообменника соответственно равны:Вывод. Результаты поверочного расчета подтверждают соответствие конструктивного расчета исходным требованиям на проектирование рекуператора.ЗаключениеПриведенная методика конструктивного расчета рекуператора дает представление о предпосылках и очередности определения главных геометрических размеров рекуператора, соответственных начальным данным на проектирование.Рассмотренный способ поверочного расчета теплообменника дает возможность установить температуры греющего и нагреваемого теплоносителей на выходе из рекуператора, если известны их расходы и начальные температуры, а также главные геометрические размеры теплообменника.Список используемой литературы1. Исаченко В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел.—М.: Энергоиздат, 1981.—416 с.2. Краснощеков Е.А. Задачник по теплопередаче.—М.:Энергия,1980.—288 с.3. Справочник по теплообменникам, т. 2 / пер. с англ. под ред. О.Г. Мартыненко и др.—М.: Энергоатомиздат, 1987.—352 с.4. Бакластов А.М. Промышленные тепломассообменные процессы и установки / А.М. Бакластов, В.А. Горбенко, О.Л. Данилов и др.—М.: Энергоатомиздат, 1986.—328 с.5. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). Издание 2-е, переработанное / Под редакцией Кузнецова Н.В. и др.- М.: Энергия, 1973.-296с.6. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара.- М.: Энергия, 1960.- 424с.7. Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок.- М.: Стройиздат, 1973.- 248с.8. Эстеркин Ю.М. Промышленные парогенерирующие установки.: Энергия,-1980 г.9. Липов Ю.М. Компоновка и тепловой расчет парового котла.-М.: Энергоатомоиздат,-1988 г.10. Будников Г.В. Проектирование топок промышленных парогенераторов. - Куйбышев: Авиационный институт,-1980 г.11. Основные процессы и аппараты химической технологии (Под редакцией Ю.И. Дытнерского – Москва, Химия, 1983 г.) – Пособие по проектированию12. Н.Ю. Смирнов и др. Разработка конструкции химического аппарата и его графической модели (чертежа общего вида). Методические указания № 887, Иваново, 2004 г.13. Лебедев В.Я. и др. Расчет и проектирование теплоиспользующего оборудования. Методическое пособие кафедры, Иваново, 1992 г.14. М.И. Пасманик, Б.А. Сасс-Тисовский, Л.М. Якименко. Производство хлора и каустической соды. Справочник, Москва, издательство «Химия», 1966 г.15. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л. Химия, 1987 г.